Chương 3: CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA

I. Mục đích
Bốc hơi nước mía có nồng độ ban đầu (khoảng 13 – 15
o
Bx) đến nồng độ
mật chè (khoảng 60 – 65
o
Bx).
Tuy nhiên nếu cô đặc nước mía tới nồng độ quá cao (>70
o
Bx) sẽ xuất
hiện các tinh thể đọng lại (trong đường ống và bơm), tăng độ nhớt gây khó
khăn cho quá trình lọc
II. Cô đặc nước mía
1. Cấu tạo thiết bị cô đặc
a. Yêu cầu thiết bị cô đặc
- Khoảng không gian nước mía cần nhỏ nhất, và không có khoảng
không “chết”
- Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngắn nhất
- Đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch và dễ thay đổi
- Thao tác khống chế đơn giản, tự động hóa dễ dàng
b. Thiết bị cô đặc ống chùm thẳng đứng
Đây là thiết bị dùng phổ biến trong các nhà máy đường. Diện tích đốt
gồm những ống truyền nhiệt thẳng đứng, hơi đốt đi vào bộ phân dưới gọi là
buồn đốt. Nước mía đi trong ống truyền nhiệt, còn hơi đi ngoài ống, khi cấp
nhiệt hơi ngưng tụ thành nước và chúng được tháo ra ở đáy phòng đốt. Ở
giữa buồn đốt là ống tuần hoàn (đường kính khoảng 250 – 500mm). Do sự
chênh lệch nhiệt độ giữa ống tuần hoàn và ống truyền nhiệt tạo nên sự đối
lưu nhiệt trong thiết bị cô đặc.
Thiết bị làm việc liên tục, nước mía trong không ngừng chảy vào và mật

ta kết hợp cả bốc hơi chân không và bốc hơi áp lực xen kẽ giữa các hiệu,
nhiệt độ sôi của dung dịch đường hiệu cuối tương đối cao, có thể dùng hơi
thứ hiệu cuối để đun nóng nước mía.
Ưu khuyết điểm của phương pháp bốc hơi áp lực chân không là tổng
hợp của 2 phương pháp trên.
b. Các phương pháp bốc hơi chủ yếu
- Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu
Thích hợp cho các nhà máy vừa và nhỏ, việc sử dụng phương pháp bốc
hơi chân không 4 hiệu sẽ tận dụng tốt lượng hơi thừa.
Đây là phương pháp điển hình cho hệ thống bốc hơi chân không, sử dụng
hơi thừa từ nồi hơi nước có bổ sung hơi giảm áp để gia nhiệt cho hiệu 1. Do
áp suất hơi ở hiệu 1 thấp, độ chân không cao nên dịch đường bốc hơi ở nhiệt
độ thấp vì thế lượng đường chuyển hóa thấp, đường hoàn nguyên ít bị phân
hủy
- Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu có hiệu “0”
Tương tự như phương án bốc hơi chân không 4 hiệu, nhưng người ta có
lắp thêm hiệu bốc hơi “0” trước hiệu 1.
Hiệu “0” vừa có tác dụng làm bốc hơi dịch đường vừa làm nồi phát sinh
hơi nước áp suất thấp. Tuy nhiên do nồi “0” làm việc ở nhiệt độ cao nên dễ
xãy ra hiện tượng phân hủy đường và caramen hóa, do đó cần rút ngắn thời
gian dừng của nước mía trong thiết bị và cần phải thiết kế bộ phận thu hồi
đường.
c. Nguyên tắc chọn phương án bốc hơi
- Thỏa mãn yêu cầu công nghệ
- Sử dụng hợp lý lượng hơi
- Vốn đầu tư thiết bị
- Điều kiện thao tác
3. Thao tác khống chế quá trình cô đặc
a. Kiểm soát độ chân không và áp suất hơi
Nhiệt độ và áp suất hiệu cô đặc có liên quan mật thiết đến nhiệt độ sôi

trong phòng đốt, giảm lượng hơi đốt vào phòng và ảnh hưởng đến tốc độ bốc
hơi thì cần mở van khí không ngưng ở phòng đốt to hơn để việc thoát nước
ngưng được dễ dàng.
e. Thoát khí không ngưng
Khí không ngưng ở phòng đốt cần thoát ra theo một tốc độ ổn định. Sự
tồn tại của khí không ngưng trong phòng đốt sẽ làm giảm hệ số cấp nhiệt của
hơi và do đó giảm năng suất bốc hơi. Nếu việc thoát khí không ngưng không
tốt ở một hiệu nào đó thì áp suất hiệu trước tăng cao và ở hiệu đó có hiện
tượng giảm áp suất. Lúc đó cần mở to van xả khí không ngưng đến khi trở
lại trang thái ổn định.
III. Biến đổi vật lí và hoá học trong quá trình cô đặc
1. Sự thay đổi pH và chuyển hoá đường Saccarose
a. Sự thay đổi pH
Nguyên nhân của sự giảm độ kiềm là do
- Sự phân hủy các amit

CH
2
- CONH
2
CH
2
- COOH
+ HOH + NH
3

CHNH
2
– COOH CHNH
2

2
+ H
2
O
b. Chuyển hoá đường saccarose
Dưới tác dụng của nhiệt độ, trong môi trường pH tăng cao hoặc giảm
thấp đường saccarose bị chuyển hoá, làm giảm lượng đường saccarose và
làm tăng lượng đường hoàn nguyên.
2. Sự gia tăng màu sắc
Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccarose bị caramen hoá làm tăng
màu sắc dịch nước mía. Lượng caramen này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời
gian truyền nhiệt, và pH.
Ngoài ra, đường khử cũng bị phân huỷ hay kết hợp với các hợp chất chứa
nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía.
3. Độ tinh khiết tăng
Độ tinh khiết tăng trong quá trình cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm
sạch. Đối với phương pháp vôi độ tinh khiết tăng từ 0,7 – 1,0; đối với
phương pháp sunfit hoá độ tinh khiết tăng từ 0,8 – 1,0; đối với phương pháp
cacbonat hoá độ tinh kiết tăng 0,2 – 0,5.
Độ tinh khiết tăng là do các nguyên nhân
- Chất không đường bị phân hủy
- Sự tạo cặn trong thiết bị cô đặc
- Sự thay đổi góc quay riêng của chất không đường đặc biệt là đường
khử
4. Sự tạo cặn
Sự tạo cặn xuất phát từ những nguyên nhân
- Cùng với việc nồng độ đường tăng cao, nồng độ tạp chất cũng không
ngừng tăng lên trong quá trình cô đặc. Khi nồng độ tạp chất vượt quá độ bão
hoà chúng sẽ lắng thành cặn.
- Các oxit kim loại dạng keo như (oxit silic, oxit nhôm, oxit sắt) trong